飛秒紅外激光逐點刻寫光纖光柵的聚焦系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、近年來，利用飛秒紅外激光在通信光纖內(nèi)刻寫光纖光柵(FBG)成為研究熱點。用飛秒激光逐點刻寫光纖光柵具有無掩模、設(shè)計靈活、無需載氫、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等許多優(yōu)點。用紅外飛秒激光逐點刻寫低階光纖光柵，光束精確聚焦到光纖纖芯形成很小的光斑是至關(guān)重要的。本文就飛秒激光逐點刻寫光纖光柵的聚集系統(tǒng)進行了研究和設(shè)計。
　　首先，根據(jù)光纖光柵的耦合模理論，數(shù)值仿真了FBG的反射率、帶寬、折射率調(diào)制量和光柵長度之間的關(guān)系;介紹了光纖光柵的制作方法和逐點刻寫光

2、纖光柵系統(tǒng)。
　　接著，通過對近軸以及真實的邊緣光線傳輸特性的研究及對比分析，用0.65NA以下數(shù)值孔徑的顯微物鏡對高斯光束進行聚焦時，完全可以用近軸近似來代替真實的邊緣光線求解聚焦后的束斑直徑。為了確定了逐點刻寫FBG聚焦系統(tǒng)的參數(shù)，基于精確聚焦于光纖纖芯的理論分析后，得到了能夠精確聚焦于光纖橫截面纖芯處的聚焦系統(tǒng)的最優(yōu)焦距為4.8mm。根據(jù)分析本文選用阿米西型物鏡作為聚焦系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)，在Zemax仿真軟件中使用合適的優(yōu)化函數(shù)

3、如SPHA、LONA和權(quán)重對像差進行校正，消除了基本像差和高級像差，并進行了像差平衡，優(yōu)化設(shè)計的高倍顯微物鏡滿足了系統(tǒng)的要求。
　　最后，把光纖看作柱透鏡，理論分析和用Zemax仿真了單個物鏡聚焦、凹柱透鏡-0.65NA物鏡聚焦和0.65NA物鏡-凸柱透鏡聚焦三種情況下光纖纖芯的光斑尺寸。單個物鏡聚焦時光纖纖芯的光斑尺寸理論計算為0.78μm×65.22μm，仿真為1.4μm×58μm;凹柱透鏡-0.65NA物鏡聚焦下光纖纖芯的光